一、實驗目的
1．了解單回路溫度定值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成。
2．研究不同控制器對溫度系統(tǒng)的控制作用。
3. 掌握PID參數(shù)整定的方法。
二、 實驗設備
1．
過程控制綜合實驗裝置—DDC控制模塊
2．計算機及MCGS組態(tài)軟件—DDC控制實驗_ModBusRTU.MCG
3．實驗專用線若干及RS485轉(zhuǎn)232通訊線一根。
三、實驗原理
本實驗采用計算機控制,將鍋爐的水溫控制在設定溫度。根據(jù)加熱器溫度變送輸出給計算機，計算機根據(jù)PID運算，然后控制輸出信號。通過調(diào)壓模塊，調(diào)整電加熱器的功率，使得鍋爐里水的溫度控制在設定的溫度。也可控制加熱器外層冷卻水的流量（溫度），控制鍋爐內(nèi)膽的水溫。
鍋爐內(nèi)膽溫度控制系統(tǒng)原理方塊圖如圖3.31所示。
圖3.31 鍋爐內(nèi)膽溫度控制系統(tǒng)原理圖
四、實驗步驟與內(nèi)容
1．了解實驗裝置中的對象，流程圖如圖3.32所示。
圖3.32 鍋爐內(nèi)膽溫度控制系統(tǒng)流程圖
2．按要求接好實驗導線和通訊線。
使用485轉(zhuǎn)232通訊線將控制臺側(cè)邊DDC通訊口 “COM1” 與上位機連接。
在傳感器信號輸出區(qū)域，將鍋爐溫度信號 TT用實驗線連接到DDC控制模塊的AI0信號輸入端，正負一一對應。
將DDC控制模塊輸出信號AO0連接到執(zhí)行器控制信號輸入?yún)^(qū)的加熱器 控制信號端口，AO1連接到變頻器控制信號端口，正負一一對應。
3．先將手動閥門2V3打開，關閉2V1、2V2、V5。
4．先打開控制臺左側(cè)的總電源開關，按“Start”按鈕啟動設備，再打開DDC電源開關。
5．運行計算機上的 DDC控制實驗_ModBusRTU.MCG工程，選擇“系統(tǒng)管理”下拉菜單中的“用戶登錄”，出現(xiàn)“用戶登錄”界面。點擊“確認”，用戶登錄完畢。
圖3.34 用戶登錄界面
6．點擊“確認”，用戶登錄完畢。選擇“單回路控制實驗”下拉菜單中的“鍋爐內(nèi)膽溫度控制實驗”。出現(xiàn)如下的“鍋爐內(nèi)膽溫度控制實驗”界面。
圖3.35鍋爐內(nèi)膽溫度控制實驗界面
7．點擊“參數(shù)設置”，出現(xiàn)如下界面。
圖3.36 參數(shù)設置界面
8.將AI0設置為0 – 100，點擊退出，參數(shù)設置完畢。
9．在控制臺面板上打開變頻器開關，打開變頻器啟停開關
10.觀察鍋爐水標，水位在水標的2/3以上，停止變頻器。
11.在控制臺面板上打開加熱器電源開關。
12.按本章第一節(jié)中的經(jīng)驗法或動態(tài)特性參數(shù)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，選擇PI控制規(guī)律，并按整定后的PI參數(shù)進行調(diào)節(jié)器參數(shù)設置。
Ts=1 （參考值）
SV=30 （參考值）
Kc=20 （參考值）
Ti=150 （參考值）
Td=0 （參考值）
閥門開度OP=100（參考值）
13.選擇計算機控制方式。
14．穩(wěn)定后，分別適量改變調(diào)節(jié)儀的P及I參數(shù)，用計算機記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的階躍響應曲線。
15．分別用P、PD、PID三種控制規(guī)律，用計算機記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應曲線。
16．實驗結(jié)束后，停止變頻器運行，關閉變頻器電源，關閉漏電保護器，拆除實驗線。
五、實驗報告要求
1．畫出鍋爐內(nèi)膽溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
2．用實驗方法整定PI控制器的參數(shù)，寫出整定過程。
3．比較不同PID參數(shù)對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。
4．分析P、PI、PID三種控制規(guī)律對本實驗系統(tǒng)的作用。
六、思考題
1． 溫度控制PID 有什么特點？如何減小超調(diào)量和快速達到平衡。
2． 如果鍋爐內(nèi)膽不采用循環(huán)水，那么鍋爐夾套的溫度控制效果會怎樣？
一、概述：
工業(yè)鍋爐模擬實訓裝置采用半實物仿真技術(shù)，將鍋爐的各個被控量，如鍋爐汽包水位、鍋爐送風量、鍋爐引風量、過熱汽（水）溫等進行模型化（通過單片機程序設計來實現(xiàn)各種變量的輸入輸出狀態(tài)及相互關系）處理，對鍋爐各個主要部件，如鍋爐、過熱器、減溫器、省煤器、空氣預熱器、引風機、送風機等，采用模擬設備進行模擬。這樣既體現(xiàn)了鍋爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，又包含了對鍋爐主要工藝流程（如鍋爐冷態(tài)開車、正常操作、正常停車）地操作與控制。工業(yè)鍋爐模擬實訓裝置適用于建筑環(huán)境與設備工程、熱能與動力工程、鍋爐運行與檢修等專業(yè)的鍋爐實訓教學，同時也可滿足國家職業(yè)資格的鍋爐操作工初級工、中級工、技師的培訓鑒定。
二、工業(yè)鍋爐模擬實訓裝置特點：
1.本鍋爐實訓裝置以教材中典型的鍋爐結(jié)構(gòu)為依據(jù)，具有較好的通用性和綜合性，能夠滿足大多數(shù)鍋爐結(jié)構(gòu)、工藝及控制方面的實訓教學要求。
2.通過使用工業(yè)鍋爐模擬實訓裝置，學生可以掌握工業(yè)鍋爐的工藝流程以及鍋爐液位、溫度、流量、壓力的控制方法。
3.通過實訓，學生可以熟悉和掌握鍋爐的冷態(tài)開車步驟、控制系統(tǒng)的投運方法、步驟以及各控制回路參數(shù)的整定等。
4.鍋爐各個被控制量的模型化設計代碼完全開放，學生可以進行二次開發(fā)或課程設計。
三、工業(yè)鍋爐模擬實訓裝置技術(shù)性能：
輸入電壓：單相三線～220V±10% 50HZ
工作環(huán)境：環(huán)境溫度范圍為-5℃～+40℃
相對濕度＜85%（25℃）海拔＜4000m
四、系統(tǒng)組成：
1.鍋爐設備主要由鍋爐（含爐膛、水冷壁、雙鍋筒、對流管等）、過熱器、減溫器、省煤器、空氣預熱器、引風機、送風機、煙管等組成。
2.控制模型信號板將鍋爐中的汽包水位、鍋爐送風量、鍋爐引風量、過熱水（汽）溫各采用一套控制模型信號板來對其正常工作信號進行模擬。
3.動力設備及執(zhí)行器鍋爐系統(tǒng)的動力設備及執(zhí)行器主要有：風機2只、比例閥2只、變頻器2只。
4.鍋爐控制柜鍋爐控制柜主要由控制器（西門子S7-200PLC）、監(jiān)控儀表、供電電源等設備組成。
5.鍋爐監(jiān)控軟件監(jiān)控軟件采用北京昆侖通態(tài)的MCGS組態(tài)軟件進行工程組態(tài)，該軟件是一套基于Windows平臺，并用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于Microsoft Windows 95/98/NT/2000/XP等操作系統(tǒng)。組態(tài)軟件為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。上位機軟件除了鍋爐實訓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控和報表輸出外，同時還將對鍋爐的冷態(tài)開車操作過程、鍋爐的運行工況等進行流程控制。
五、工業(yè)鍋爐模擬實訓裝置實訓項目：
1.汽包水位的測量與控制
2.鍋爐送風量的控制
3.鍋爐引風量的控制
4.汽（水）溫的控制
5.鍋爐的冷態(tài)開車
6.鍋爐的正常停車
